把科學思維能力的培養落到實處

人教鄂教版《科學》教材（以下簡稱“本套教材”）的編寫特色之一是注重科學思維能力的培養。在本套教材中，大部分課程都有一個科學實踐活動，有的課程有兩個或三個科學實踐活動。這些科學實踐活動包括探究實踐活動和技術與工程實踐活動。在所有的科學實踐活動中，思維活動都處于核心地位。這些科學實踐活動的開展基本遵循科學思維的一般過程，使學生有機會進行多種形式的思維活動，并鼓勵學生的創造思維。在經教育部審定通過的低年級教材中，本套教材注重科學思維能力培養的編寫特色得到了充分的體現。本文以一年級上冊《科學》教材為例，分析學生科學思維能力的培養體現在哪些方面，以供使用本套教材的科學教師參考。

圍繞科學思維的培養開展科學實踐活動

科學研究的一般過程與科學思維的一般過程基本吻合，在科學研究過程中，始終伴隨著科學思維。科學研究中，科學思維的一般過程分為提出問題、搜尋事實、捕獲信息和立論解釋。在本套教材中，科學實踐活動都是從問題或項目開始，引導學生在探究過程或技術設計制作過程中，不斷地思考，解決問題或完成項目。本套教材中的科學探究實踐活動圍繞科學思維的一般過程展開;與之相對應，技術與工程實踐活動的科學思維主要遵循明確工程問題、設計工程解決方案、創設模型和評估改進模型的過程（如表1）。

從小學低年級開始，科學課教學中就應當圍繞學生科學思維的培養開展科學實踐活動，使他們在科學思維的發展過程中形成科學概念。小學科學課程標準中的課程內容是圍繞大概念、核心概念來組織的，課程標準中的主要概念可以理解為核心概念，其上位概念為大概念。邏輯學認為，思維過程就是概念、判斷的形成過程以及運用概念、判斷進行推理的過程。概念源于對客觀事物的認識，具有客觀性;但是用文字表達的概念，其內在的意義，只能靠思維來理解和建構。因此，概念教學重在理解和意義建構，是思維的教學。

在本套教材的設計中，既考慮了主要概念與學生頭腦中可能的原有概念之間的聯系，也考慮了課程標準設定的學段學習目標，保證科學概念的發展是漸進的、有層次的。低年級的科學概念均為具體概念，而具體概念的獲得常通過觀察，即用感覺器官去感知而獲得。獲得事實性的基礎概念所用的思維方法主要有比較、分類、分析、綜合、判斷和簡單歸納推理等。

概念有內涵和外延之分。內涵描述的是事物的特有屬性。外延是一類事物，有的涉及的事物有的數量少，可以一一列舉出來;有的數量多，可以分成若干小類。分成小類時，要使用同一個分類標準。如果只是根據實踐的需要選擇任何一種屬性來分類以方便使用，就是簡單的劃分;如果根據事物的本質屬性或顯著特征劃分，有利于知識的系統化，就是分類。本套教材中提供給學生分類的事物是同一類的，如水果、材料、動物等。低年級的分類包括劃分，即學生可以使用任何一種屬性作為分類標準。分類是在比較的基礎上進行的，通過比較，找出事物的不同點和相同點，再根據相同點進行分類，形成科學概念。

分析是在思維過程中把對象進行整體分解來加以考查的邏輯方法，綜合則反之。思維在反映事物時，既要對它進行分析，又要對它進行綜合，因此，分析與綜合是在同一研究活動中既相互對立又相互聯系的兩種不同的思維過程。通過不同形式的分析思維和綜合思維（如表2），學生可以獲得科學概念。在低年級，一般不涉及辯證分析和辯證綜合。

判斷需要對事物的情況有所斷定，不是肯定，就是否定。運用概念進行判斷反映了對概念的進一步理解。

歸納推理是從特殊或個別性前提推出一般性的結論，演繹推理是從一般性前提推出特殊或個別性結論。由于演繹推理是在掌握概念性知識基礎上進行的推理，低年級學生的知識儲備和思維水平不足，難以進行有意識的演繹推理。因此，在本套低年級教材中，所用到的推理方法主要為歸納推理，并且基本上是簡單枚舉歸納推理，即根據一些事物中部分對象的某種屬性，在沒有發現反例的情況下，推出該類事物全部對象都具備這種屬性。通過歸納能夠形成較為抽象的概念。

為學生進行多種科學思維活動提供機會

概念、判斷和推理是科學教師比較熟悉的抽象思維。此外，科學發現離不開形象思維和直覺思維。本套教材從低年級開始，給學生提供豐富的訓練形象思維的機會，鼓勵教師發展學生的直覺思維并能積極解決問題。另外，鼓勵培養學生的發散、質疑等與創造思維密切相關的思維品質。

形象思維是以直觀形象的表象來解決問題的思維。在科學思維中，一般同時存在著抽象思維和形象思維，兩種思維相互作用、相互補充。本套教材有一個明顯區別于其他版本之處，是在每個單元后有單元回顧。低年級的單元回顧，以直觀形象的科學概念圖的形式呈現一個單元科學概念的主要內涵、外延或概念之間的相互關系，實現了抽象思維與形象思維的融合。

直覺思維是不借助于邏輯推理而迅速作出猜測、設想或頓悟的一種躍進性思維，是在抽象思維或形象思維發展到一定階段，特別是在思維中斷后，經過不懈的思維活動，重新接通思維內容后產生的跳躍或升華。科學靈感的出現往往與直覺思維有關。在科學課學習中，學生對某一科學問題積累了豐富的思維材料，進行理性分析，并捕獲信息，就有可能誘發靈感，提出富有創造性的觀點。在本套教材中，我們鼓勵教師在課堂上把學習的主動權交給學生，對于學生的大膽設想給予鼓勵，對合理成分給予充分肯定，因勢利導，讓他們體驗直覺思維成功的喜悅感。如在引導學生設計筆筒時，讓學生觀察各種筆筒，了解筆筒的結構，獲得設計獨特的筆筒的靈感。

創造思維表現為獨立思考、創造性地發現問題和解決問題。在創造思維中，形象思維、直覺思維、抽象思維都起著比較重要的作用。此外，發散、質疑等思維品質是創造思維的重要組成部分。

有的人思維跨度比較大，可以海闊天空地展開聯想，這種靈活的思維就是發散思維。具有發散的思維品質，可以使我們遇到問題時能夠積極調整思考方式，開拓新的思路。沒有發散思維，就不會有任何創造性的萌芽和創造性的成果。質疑是批判性思維的基礎。兒童從小就喜歡提問題，對于常見的事物也要問個“為什么”。對于每一種事物都提出疑問，這是許多新事物、新觀念產生的開端，也是創造思維的基礎之一。

本套教材中，低年級教材注重培養學生的發散思維和質疑思維，鼓勵他們發揮自己的創造性。例如，每個單元都會鼓勵學生提出問題，在科學實踐活動中尋求證據;鼓勵學生提出不同的觀點，從他人的觀點中獲得啟發。當然，教學是依據學生的發展不斷動態生成的過程，需要教師把握和提供給學生進行多種思維活動的機會。

思維能力培養要點解析

本套教材一年級上冊設計了《走近科學》《家養小動物》《家中的物品》《制作小物品》4個單元，每課均設計了科學實踐活動。下面從思維過程、思維方法、思維活動等方面，對每個科學實踐活動的思維能力培養要點進行解析。

1.破解“釣魚游戲”的奧秘

（1）思維過程。

提出問題：為什么有的“小魚”能夠被釣起來？

搜尋事實：觀察各種“小魚”和“魚鉤”。

捕獲信息：發現磁鐵和能被磁鐵吸引的物體。

立論解釋：有些物體能被磁鐵吸引，所以包藏有這些物體的“小魚”能被釣起。

（2）思維方法。

分析：簡單分析，將“魚鉤”“小魚”各部分分解開來，分別觀察。

綜合：簡單綜合，通過簡單分析綜合認識“魚鉤”和被釣“小魚”之間的關聯。

（3）思維活動。

形象思維：觀察“魚鉤”“小魚”，了解它們的結構。

抽象思維：在觀察的同時進行分析綜合，認識到磁鐵能吸引特定的材料。

2.怎樣快速從水中取出曲別針

（1）思維過程。

提出問題：怎樣快速從水中取出曲別針？

搜尋事實：用多種方法嘗試。

捕獲信息：用磁鐵能完成任務。

立論解釋：曲別針是鐵制成的，能被磁鐵吸引。

（2）思維方法。

判斷：嘗試多種方法，根據教材中提出的要求，判斷適宜采用哪種方法。

（3）思維活動。

發散思維：想各種方法快速從水中取出曲別針。

3.怎樣知道袋子里有什么

（1）思維過程。

提出問題：怎樣知道袋子里有什么？

搜尋事實：用聽、聞、摸、看、嘗的方法觀察。

捕獲信息：獲得袋子中不同物體在聲音、氣味、觸覺、形態、味道等方面的特征。

立論解釋：五種感覺器官可以幫助我們進行觀察。

（2）思維方法。

分析：感覺分析，逐一利用感覺器官觀察，并描述袋子里的物體。

綜合：知覺綜合，通過綜合各種感覺器官的觀察結果，認識到五種感覺器官的作用。

（3）思維活動。

形象思維：運用感覺器官在不打開袋子和打開袋子的情況下進行觀察。

質疑思維：對同學和自己的觀察進行反思和評價。

4.觀察水果

（1）思維過程。

提出問題：水果有哪些相同與不同？

搜尋事實：用五種感覺器官觀察一種水果，再觀察比較兩種以上的水果。

捕獲信息：獲得水果的相同點與不同點。

立論解釋：水果有相同點和不同點，可以按照相同點給水果分類。

（2）思維方法。

分析：感覺分析，利用五種感覺器官逐一觀察描述水果。

綜合：知覺綜合，通過綜合各種感覺器官的觀察結果，認識到水果的特征。

比較：根據前面的認識，比較幾種水果的相同和不同。

分類：任意找一個標準對水果進行劃分。

（3）思維活動。

形象思維：運用五種感覺器官觀察各種水果，根據水果的各種相同點對水果進行劃分。

發散思維：盡量使用各種形容詞來描述水果。

質疑思維：判斷大家的描述與分類是否合理。

5.觀察金魚

（1）思維過程。

提出問題：提出關于金魚的問題。

搜尋事實：畫金魚，觀察金魚。

捕獲信息：獲得金魚的身體、運動及其他的生活習性信息。

立論解釋：形成對金魚較為全面的認識。

（2）思維方法。

分析：簡單分析，將金魚分為各個部分分別觀察，或者從運動、取食等不同角度進行觀察。

綜合：簡單綜合，根據簡單分析對金魚形成整體的認識。教學中建議用氣泡圖的形式引導學生去分析與綜合。

（3）思維活動。

形象思維：觀察描述金魚的身體、運動等。

發散思維：盡量使用各種形容詞來描述金魚。

6.比較貓和兔

（1）思維過程。

提出問題：貓和兔有哪些相同點和不同點？

搜尋事實：觀察、比較貓和兔的身體及各自的本領。

捕獲信息：獲得貓和兔的身體結構特點等信息，了解它們的本領。

立論解釋：貓和兔的身體結構相同，但由于一些器官不同，它們具有不同的本領。

（2）思維方法。

分析：簡單分析，像分析金魚那樣分析貓和兔的身體結構和各種本領。

綜合：簡單綜合，根據簡單分析形成對貓和兔的整體認識。

歸納：歸納貓和兔在身體結構和各種本領方面的相同和不同，初步形成對貓和兔所屬物種的認識。

（3）思維活動。

形象思維：觀察比較貓和兔的身體、本領等。

抽象思維：歸納貓和兔的相同點和不同點。

7.認識更多家養動物

（1）思維過程。

提出問題：家養動物有哪些相同點和不同點？

搜尋事實：觀察、比較各種家養動物及它們的圖片。

捕獲信息：獲得所觀察、比較的家養動物的不同點，找出它們的相同點。

立論解釋：家養動物之間互有不同點，它們也有一些相同點，如生長、取食、運動、繁殖后代等。

（2）思維方法。

比較：比較各種家養動物的不同點和相同點。

歸納：根據比較，歸納動物的幾個基本特征，如生長、取食、運動、繁殖后代等。

（3）思維活動。

形象思維：觀察各種家養動物的圖片。

抽象思維：歸納動物的幾個基本特征，如生長、取食、運動、繁殖后代等。

質疑思維：對其他人歸納的動物特征是否合理進行評價。

8.它們是用什么材料制成的

（1）思維過程。

提出問題：家中的物品是什么材料制成的？

搜尋事實：調查家中的物品用什么材料制成。

捕獲信息：家中的物品用不同的材料制成。

立論解釋：不同的材料有不同的用途，根據制作材料的不同可以給物品分類。

（2）思維方法。

分析：簡單分析，觀察家中物品的各個部分，了解其由哪些材料制成。

綜合：簡單綜合，根據前面的觀察，對家中物品的制作材料形成整體認識。

分類：根據家中物品的制作材料給物品分類。

（3）思維活動。

形象思維：觀察家中物品的各個部分是由什么材料制成的。

質疑思維：認為其他人對家中物品的制作材料的調查結果不合理時，提出質疑。

9.材料有什么不同

（1）思維過程。

提出問題：材料有什么不同？

搜尋事實：觀察、比較不同的材料。

捕獲信息：獲得金屬、塑料、紙、布、木等材料各自的特性。

立論解釋：金屬、塑料、紙、布、木等材料具有不同的特性。

（2）思維方法。

比較：觀察材料，比較材料有哪些不同;通過多種方法，比較材料有哪些不同。

判斷：根據對材料的認識，判斷制成家中物品的某一種材料是否可以被替換為其他材料。

（3）思維活動。

形象思維：觀察、比較各種材料的不同。

10.認識紙

（1）思維過程。

提出問題：各種紙有什么特點？

搜尋事實：觀察、比較各種紙。

捕獲信息：發現各種紙的特點，觀察紙纖維，比較它們的滲水性等特性。

立論解釋：紙由纖維組成，不同紙纖維的滲水性、結實程度等有所不同。

（2）思維方法。

比較：觀察材料，比較紙有哪些不同;通過多種方法，比較紙有哪些不同。

歸納：歸納紙的相同點——都由纖維構成。

分析：簡單分析，觀察不同紙制品，分析它們的不同之處。

綜合：簡單綜合，通過簡單分析，認識到不同的紙有不同的功能。

（3）思維活動。

形象思維：觀察比較各種紙的不同。

抽象思維：發現紙的相同——都由纖維構成。

11.學習使用工具

（1）思維過程。

提出問題：各種工具能幫助我們做什么？

搜尋事實：選擇工具完成一些任務。

捕獲信息：用繪圖工具、裁剪工具、連接工具、測量工具等可以完成相應的任務。

立論解釋：不同的工具有不同的用途，要根據任務需要選擇合適的工具。

（2）思維方法。

比較：使用不同的工具，認識不同工具有不同的功能。

分類：按照功能的不同，對工具分類。

（3）思維活動。

形象思維：觀察、使用各種工具。

抽象思維：認識不同的工具有不同的功能，根據工具的功能對它們進行分類。

12.用廢舊材料制作筆筒并改進

（1）思維過程。

明確工程問題：制作筆筒，將筆收拾整齊。

設計工程解決方案：搜集制作筆筒的材料和工具，根據材料設計筆筒。

創設模型：制作筆筒。

評估改進模型：改進筆筒。

（2）思維方法。

分析：簡單分析，搜集各種材料，分析它們是否適用于制作筆筒，應該怎樣制作，需要用到哪些工具。

綜合：簡單綜合，根據搜集的材料和工具，形成制作筆筒的整體構想。

比較：比較各種筆筒，發現優缺點。

歸納：歸納大家制作的筆筒存在哪些不足，思考可以有哪些改進的方法。

（3）思維活動。

形象思維：畫出筆筒設計圖，按照設計圖制作;比較大家制作的各種筆筒。

發散思維：選擇各種可以用來制作筆筒的材料和工具，思考制作好的筆筒還可以用來裝什么。

關注學生科學思維能力的培養是教材編者、教師等科學教育者的責任。本套教材對小學科學教學中所能培養的學生的科學思維能力進行了細致的分析和分類，并使之能夠盡量落實到每一課的教學之中。在實踐中，教師們需要努力實施、進行檢驗，并提出改進意見。

人民教育出版社綜合理科編輯室 （100081）？